时间:2023-03-13 11:05:46
导语:在公路排水设计规范的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
摘要:结合山区二级公路S242线的设计,对山区低等级道路的超高渐变段长度的设计进行了总结,得出山区低等级道路超高渐变段长度确定的常用设计方法。
关键词: 山区;低等级道路; 超高渐变段;长度
Abstract:Combined with a mountainous area two stage highway S242line design, low grade road on the mountain high gradient length design are summarized, and put out the commonly used design methods of the low-grade mountain road super elevation transition section length.
Key words: mountain;low grade road;high gradient section;length
1、公路S242线项目概况:
拟建公路S242线[1]自S316线K130+600处引出,向北穿过巩留县牧民定居安置区后跨越伊犁河、与G218线十字交叉交后进入阿布热勒山区,路线沿阿布热勒山脉向北行进约18公里,以1205米隧道穿越垭口后向北沿群吉萨依沟行进至尼勒克县克令乡,与X776线平交后,路线向北跨越喀什河与S315线K178+000相接,路线长度54.07公里。
2、超高渐变段长度的确定方法
2.1、由于车辆要在缓和曲线上完成不同曲率的过渡行驶,所以要求缓和曲线有足够的长度,以使驾驶员能从容地操纵方向盘。这样乘客感觉舒适,道路线形美观流畅,圆曲线上的超高过渡也能在缓和曲线内比较合理的完成,所以要计算缓和曲线的最小长度。具体计算可以从以下四个方面进行考虑。
2.1.1、从控制离心加速度变化率考虑
汽车由直线逐渐过渡到圆曲线,其离心加速度由直线上的零增加到进入圆曲线时的最大值,从乘客感觉出发,这种离心加速度的变化率应控制在一定范围之内。
离心加速度变化率为[2]
在公路设计中,一般取P≤0.6(m/s3),代入上式,缓和曲线的最小长度为: (m)
2.1.2按驾驶员操作反应时间计算
(m)
一般要求操作反应时间t不小于3s,则:
(m)
2.1.3按行车道外侧超高渐变率[3]
式中:B---道路超高横断面旋转轴至行车道路缘带外侧边缘的宽度(m);
--超高横坡度与路拱坡度的代数差;
P---超高渐变率;(见公路路线设计规范表7.5.4)
2.1.4根据视觉条件和实践研究可知,当时可使线形舒顺协调。
2.1.5根据根据公路线路设计规范[4] JTG D20----2006 第29页,表7.4.3
回旋线最小长度,
综合考虑以上五条,可以确定缓和曲线的最小适宜长度。
2.2、对于设有缓和曲线的曲线,根据公路线路设计规范 JTG D20----2006 第31页7.5.6条,超高过度段应在回旋线全长范围内进行。故在定线的时候,即使回旋线满足长度满足线形要求,也应尽量使回旋线长度等于或者略大于超高过度段长度。为了线形美观使回旋线过长时,若在回旋线全长范围内进行超高过渡,会使超高渐变率过小而不利于排水,而不满足排水要求的超高渐变率不得小于0.3%,即1/330.
式中:B---道路超高横断面旋转轴至行车道路缘带外侧边缘的宽度(m);
--超高横坡度与路拱坡度的代数差;
=1/330
根据上式可以计算出超高渐变段的最大适宜长度。
3、本项目实际计算案例
在本项目山岭重丘二级公路S242线设计中综合考虑以上各种因素,进行了超高渐变段的逐个设计。如:交点32,JD桩号为K29+713.08,该段设计速度为60Km/h,该曲线半径R=300,本段按双向两车道设计,行车道宽度为2×3.50,硬路肩宽度为2×0.75,土路肩宽度为2×0.75。本段路拱横坡为1.5%,本段最大超高值采用4%。在设计中,分别进行计算考虑
(1)从控制离心加速度变化率考虑
(2)按驾驶员操作反应时间计算
(3)按行车道外侧超高渐变率
(4)根据视觉条件和实践研究可知,当时可使线形舒顺协调。
(5)查公路线路设计规范 JTG D20----2006 第29页,表7.4.3
可得
(6)满足排水要求的超高渐变率不得小于0.3%,得
综合以上计算结果,缓和曲线渐变段适宜长度为50~77.14米,结合现场实际情况,及地形条件,综合考虑平面、纵断面、横断面等各项指标,本项目中该曲线超高渐变长度采用70m。
4、结论
4.1超高渐变段的设计不是孤立的,设计人员在设计的过程中需与平面,纵断面,横断面及现场实际地形、地质条件综合考虑,得出最优渐变段长度。
4.2上述超高渐变段长度的计算方法,可以延伸至各低等级道路超高渐变段长度的通用计算方法,随着现代设计人员计算机的普及化,软件的运用,此计算方法,可以编成各种电算软件,方便批量快速计算,提高工作效率。
参考文献
[1]S242线巩留至尼勒克公路工程可行性研究报告,S242线巩留至尼勒克公路工程初步设计,S242线巩留至尼勒克公路工程施工图设计。
[2]尤晓,王冬根。现代道路勘测设计[M]。北京清华大学出版社,北京交通大学出版社,2009
[3] 北京市政设计研究院。CJJ37-90 城市道设计规范[S]。北京中国建筑工业出版社,1991
关键词:内涝防治 城市排水 规划研究
中图分类号: TU984 文献标识码: A 文章编号:
1规划范围、规划期限、规划目标、规划内容
1.1 规划范围
温江区全域编制有控规的区域,全域面积277平方公里,规划人口容量约190万人。
1.2 规划期限
规划近期:2015年;规划中期:2020年;规划远期:2030年。
1.3规划目标
总体目标:为城市雨水基础设施的建设、管理搭建一个完善的平台,保证城市雨水工程建设与城市发展相协调,通过合理的方式,经济、安全、可靠地满足城市建设和发展的需要,控制内涝,促进城市可持续发展。
具体目标:当降雨强度达到2年一遇时,城区排水顺畅,不发生内涝。
1.4规划内容
修订温江区雨水系统建设标准,核算一、二级雨水干管排水能力,与防洪排涝规划相协调,在规划区内构建起完善的防洪、排涝、市政排水体系,确定雨水管道控制要素(管径、坡度、节点控制管内底高程),确定排涝水系相关控制要素(节点渠底高程)。
2雨水系统规划原则
(1).根据温江区地形特点及路网规划,采取分散就近排放,做到高水高排,低水低排,使雨水管道以最短的线路按重力流直接排入防洪、排涝水系;
(2).与防洪规划相统一,使雨水管网与防洪排涝水系共同构建起防洪、排涝、市政排水的三级防洪排涝系统。改造现状有排洪功能的主要沟渠,雨水管网与区内排洪水系在竖向高程及系统布置中应密切衔接,形成完善的截、导、排系统;
(3).规划与现状结合、近期与远期结合;
(4).因地制宜,充分考虑雨水综合利用和初期雨水的污染治理;
(5 ).削减雨水洪峰、有效拦蓄雨水径流:建议在有条件的区域,结合下沉式绿地、景观湖、人工湿地等建设统筹考虑雨水拦蓄措施;同时推广使用渗水混凝土等新型材料和技术,开发中尽可能保留绿地,尽量改善雨水收集条件,加大雨水下渗速度。
3雨水系统规划标准
3.1综合径流系数
对于一般城市规划区采用ψ=0.65,工业开发区采用ψ=0.70,新农村社区及小城镇采用ψ=0.6。生态绿地、农田采用ψ=0.15。
3.2暴雨强度重现期
(1)国内外现状
目前我国城市雨水管道设计重现期一般采用1-3年,大部分城市普遍采用1年一遇重现期。发达国家雨水管道设计重现期一般比我国偏高,如美国居住区2-5年,商业区2-10年;欧盟居住区2年,商业区2-5年。总体而言,国内雨水管道设计重现期较国外发达国家偏低,造成实际设计排水能力偏低。
(2)现行国家规范
在住建部颁布的《室外排水设计规范》1987版和2006版及2011年修订版都对重现期的确定有明确的规定,国家规范对雨水管道重现期的选用有逐步提高的趋势。2011修订版《室外排水设计规范》规定重现期一般采用0.5~3a,重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区,一般采用3~5a,并应与道路设计协调。
(3)相关规划取值
成都市市域排水工程体系规划,规定各区域设计暴雨重现期为:中心城1.5~2年,干道和市中心区(二环路以内)2~5年,周边组团1.0~1.5年,远郊市县和重点镇:0.5~1.5年。
(4)本次规划重现期取值
综合上述各方面情况,本次规划城市规划区一般采用2年,重点镇采用1.5年,其它新兴农村社区采用1年,下穿隧道等特别重要地区宜采用5~20年。
3.3立交工程排水规划标准
1、设计暴雨重现期一般为5~20年一遇,具体依据立交工程等级划分。城市快速路、城市Ⅰ级主干道、高等级公路、Ⅰ级公路采用10~20年一遇标准设计;城市Ⅱ、Ⅲ级主干道、城市次干道、Ⅱ级公路等普通道路,采用10年一遇标准设计;其它低等级道路工程,设计重现期采用5年一遇标准设计;
2、地面集水时间取值为5min;
3、地面径流系数取值为0.8~1.0;
4、要求立交排水泵站需修建独立的出水管道排放至具有防洪功能并纳入防洪规划控制的地表水系中;若不能达到上述建设条件,需就近排入市政雨水管道的,应提高排入点下游市政雨水管道设计标准,使之与立交排水设计标准相匹配。
4雨水系统规划
结合高差地形特点以及规划路网,进行雨水排放分区。按照地形、流域和规划各组团划分雨水区域,形成符合自身发展要求的雨水主干管网,以重力流的形式就近、集中排至河道。
(1)主干管规划
结合城市防洪规划的实施以及雨水管网的现状情况,按照地形、流域和规划各组团划分雨水区域,形成符合自身发展要求的雨水主干管网,以重力流的形式就近、集中排至河道。
(2)支管规划
以满足区域排水、防止区域内涝为目标,按汇水面积规划雨水支管,就近接入流域内雨水主干管沟。除个别管道综合规划难以协调外,所有城市道路应按照要求敷设雨水支管。详见雨水管道平面设计详规划图纸。
综合各种管线埋设特点和要求,合理安排各种管线的竖向布局,规划污水管安排在最下层,干管起点埋设深度控制在2.0米左右,管道纵坡按途中一般不设提升泵站考虑。
本次规划实施后,雨水系统的规划成果一览表如下所示:
5城市雨洪控制管理措施
1、以低影响开发(LID)理念进行城市开发、建设。
低影响开发(LID)理念,其基本原理是模拟自然,采用分散的小规模措施对雨水径流进行源头控制,减少雨水收集、传输量,通过使用透水性硬化材料、低洼绿地、绿色屋顶等技术措施,利用土壤覆盖物对径流进行下渗、过滤,使雨水快速下渗至地下,并经地下收集、输送设施排至行洪河道,最大程度减少和控制土地开发导致的城市雨洪水量。
2、建立地面径流系数控制标准,并将其引入规划管理。
在建设项目规划控制指标中,增加地面径流系数作为控制性规划指标。各类地表的径流系数可根据开发项目地表下垫面状态,分类计算,加权平均得出该项目的综合径流系数。根据《室外排水设计规范》(GB50014-2006,2011版)的要求,一般项目的综合径流系数不应大于0.7。该标准较为宽泛,建议开发项目将综合径流系数控制在0.6以内。
3、针对高硬化度开发区域,强制采用雨水渗透、调蓄措施。
经核算,开发项目综合径流系数大于0.6的,应设置雨水径流量削减、控制设施。具体设置办法依据《室外排水设计规范》(GB50014-2006,2011版)执行。
参考文献:
1. 《城镇给水排水技术规范》(GB50788-2012)
2.《城市排水工程规划规范》(GB50318-2000)
1、路基地面排水一般原则和要求
(1)在路基施工前,首先应按照《公路排水设计规范》的原则与要求,校核全线路基地面排水系统的设计是否完备与妥善,确保排水工程的质量和使用效果。
(2)路基施工中,必须首先进行排水工程的施工(包括施工场地附近的临时排水设施),然后再做主体工程。
(3)路基施工时,不应破坏地表植被或堵塞水路,不得破坏农田排灌系统。各类排水设施如有损坏或堵塞应及时维修和清理,保持完好状态,使水流畅通,不产生冲刷和淤积。
(4)施工场地的临时性排水设施应与永久件排水设施相结合,地面排水与地下排水相结合,减少排水工程费用。
(5)特殊地区路基的施工,除应按照一般路基施工要求外,还必须结合本地区路基的特殊性做好路基地面排水的施工
2、边沟的形式及施工要求
路基地面排水设施包括坡面排水沟渠(如边沟、截水沟、排水沟)和特殊排水结构物(如跌水、急流槽、倒虹吸、渡水槽、蒸发池等)。各种沟渠和结构物的形式与作用是不相同的,因此应按照《公路排水设计规范》、公路等级、地形、所需排泄的设计流量以及路线设计综合考虑,合理布设。
2.1 边沟的形式
边沟常见的横断面形式有梯形、矩形、流线形、三角形四种。无论采用何种横断面形式的边沟,均应保证能通过全部设计流量。边沟的横断面形式及尺寸的选用取决于公路等级,边沟设计流量、设置位置和地质情况,可按《公路排水设计规范》中有关条款及计算方法确定。
有些国家和地区,为保证交通安全,边沟尽量选用较小尺寸,能保证通过设计排水流量即可。一般底宽为0.5m,深度不超过50cm,边坡为1:1.5,如边坡土质稳定可适当增大坡度。
2.1.1 梯形边沟
适用于土质边沟,排水量大,边坡稳定性好;长度一般小于500m,多雨地区不宜超过300m;纵坡与路线保持一致,最小纵坡为0.25%,沟壁铺砌后为0.12%,纵坡大于3%时必须进行边沟防护,主要尺寸为底宽≥0.4m,干旱地区可为0.3m;深度0.4~0.6m,多雨地区或水流汇集地段可适当加宽。
2.1.2 矩形边沟
适用于少占农田,路面宽度受到限制的矮路堤;多采用石砌或混凝土决筑,直立或稍有倾斜;长度一般小于500m,多雨地区不宜超过300m;纵坡与路线保持一致,最小纵坡为0.25%,沟壁铺砌后为0.12%,纵坡大于3%时必须进行边沟防护,主要尺寸为底宽≥0.4m,干旱地区可为0.3m;深度0.4~0.6m,多雨地区或水流汇集地段可适当加宽。
2.1.3 流线形边沟
多用于积雪、积沙路段,美观大方与环境相协调;深度0.4至0.6m,多雨地区或水流汇集地段可适当加宽;长度一般小于500m,多雨地区不宜超过300m;纵坡与路线保持一致,最小纵坡为0.25%,沟壁铺砌后为0.12%,纵坡大于3%时必须进行边沟防护,主要尺寸为底宽≥0.4m,干旱地区可为0.3m;深度0.4~0.6m,多雨地区或水流汇集地段可适当加宽。
2.1.4 三角形边沟
适用于矮路堤,多采用机械化施工,机械化施工可加至1:2~1:3,深度0.4~0.6m,多雨地区或水流汇集地段可适当加宽,长度不宜超过200m。
2.2 施工要求
(1)土质地段边沟当沟底纵坡大于3%,应采用干砌或浆砌片石进行铺砌。
(2)边沟水流流向桥涵进水口处,为避免边沟水对桥涵的冲刷,通常做以下处理:1)在涵洞进口处设置跌水井,并根据地形需要,可在进口前设置急流槽或跌水等构造物,将水引入涵洞。2)在边沟与桥头翼墙或挡土墙之后墙交汇处,应在边沟出水口设置急流槽或跌水,将水引入河道,避免边沟水积聚在桥头或挡土墙后。
(3)路堑与路堤衔接处,由于二者高差大,应在路堑边沟出水口处设置急流槽或排水沟,并延伸至填方坡脚以外,以免边沟水冲向填方坡脚。
(4)边沟水流流至回头弯处,流水已充满边沟断面,流速较大,应顺边沟方向沿山坡开挖排水沟,将水流引入路基范围以外的自然沟,或用急流槽引下山坡,以免增加对回头弯的冲刷。
(5)边沟与通道交叉时,可设纵向涵管通过,也呵将边沟起点设在通道两侧,以减少纵向涵管的数量。
(6)边沟与灌溉涵立交时,通常采用渡槽方式通过,应避免沟底标高与涵底标高相接近,而造成排水断面不足的现象。
(7)当边沟通过集镇路段时,可在边沟顶面加带槽孔的混凝土盖板,或采用纵向油管通过。
2.3 质量要求
(1)严格按照设计及施工规范的要求施工,边沟的位置、断面、尺寸、坡度、标高及使用的材料应符合设计图纸的要求。
(2)土质边坡必须平整、稳定,严禁贴坡;沟底应平顺整齐,不得有松散土和其他杂物,排水畅通。
(3)各类防渗加固设施、浆砌边沟要求坚实稳定,砌体砂浆配比准确.砌缝内砂浆均匀,匀缝密实,砌体抹面个整、光滑、直顺。
(4)采用干砌片石铺砌边沟时,应选用有平整面的片石,各砌缝要用小石子嵌紧,要求咬扣紧密、错缝,无叠砌、贴砌和浮塞。
(5)边沟施工完毕后,应对其施工质量及断面尺寸进行检查、校核,采用轻质木板钉成标准边沟尺寸,可方便而快速地核查边沟各部分尺是否符合标准要求。
关键词:公路;拦水缘石;设计
沥青混凝土拦水缘石作为高等级公路路面排水设施的组成部分,在国外很常见。我国自京津塘高速公路采用后,已在多条高速公路建设中采用,效果良好。但是,目前国内论及沥青混凝土拦水缘石设计与施工的文献资料不多,在设计与施工规范中,只提出了简单的要求。现行《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)中,有关沥青混凝土路缘石施工的要求,是参照美国路缘石规范(SS-3)的有关规定编写的,不尽周详。
一、设计目的
水是影响公路质量和使用品质和一大要素,设计完善的排水系统是十分重要的。路面排水主要是排出路面范围内的降水即路面径流,使之不冲刷填方边坡,保持路基稳定,提高路面的使用寿命,保证行车安全。对于高速公路来说,因其路幅宽,降到路面上的雨水量较多,排水不畅的路面将形成积水,高速行车会使积水雾化,迷雾遮挡驾驶员视线,增加行车事故。而且,积水会降低路面的抗滑性能,增加行车的危险性。另外,高速公路必须确保长年通车,以及路基、路面和各种结构物经久耐用,保持完好的路容,减少养护工作量。因此,在路肩外侧边缘处设置拦水带,拦截路面水流以形成侧沟,通过泄水口、急流槽将侧沟内的水排入路基外的排水沟,以达到既保障路面排水畅通,又防止路面漫流冲刷路堤边坡的要求。
二、设计原则
《公路沥青路面设计规范》(JTJ014-97)的6.2.3条“高速公路、一级公路的路面排水”中,将路面排水划分为路面排水、路肩排水和中央分隔带排水三个部分组成。路面排水设施由路面横坡、拦水带(或矩形边沟)、泄水口和急流槽组成,并对路面横坡、泄水口的设置作了一般性规定,对于拦水带的设置原则,没有提及。而《公路路基设计规范》(JTJ014-95)的4.4.3条“路肩排水设施”中,将拦水带作为路肩排水设施的一个组成部分,规定其纵坡应与路面的纵坡一致,“当路面纵坡小于0.3%时,可采用横向分散排水方式将路面水排出路基,但路基填方应进行防护;当路堤边坡较高,采用横向分散排水不经济时,应采用纵向集中排水方式,在硬路肩边缘设置拦水带,并通过急流槽将水排出路基”。这里对是否设置拦水带提出了两个概念:一个是纵坡0.3%,另一个是路堤边坡高度。
三、施工设备
沥青混凝土拦水缘石成型机,国内尚无成熟的产品,需进口,已配备该设备的施工单位也不多。待到施工前安排生产时再进口该设备,往往是措手不及。
从现有进口的该类设备来看,以美国产的Technotest沥青混凝土缘石成型机为例,其料斗很小,且相对位置高,施工中无法用运料车直接将拌和好的沥青混合料倒入料斗,而且因为配重的要求,料斗不能改大。通过实践,施工中一般在运料车后拖一低底盘平板车,进料时先由运料车卸一部分热料在平板车上,再由人工铲入料斗内。因此,一般需5~8个工人同时操作,且工作温度高,工人劳动强度大,沥青混合料也因摊铺时间长,易于冷却,影响质量。
另外,该设备无自行能力,其前进的力量来自挤压沥青混凝土成型时的反作用力,因此速度不快,一般只能达到2~3.5m/min,遇到弯道、上坡等情况速度更慢。除掉天气和检修时间等影响因素,通常情况下一天只能完成2km。而且,每行进20~50m还需停机一次,设置水簸箕以接上边坡急流槽,大大影响了行进速度。再加上该设备的螺旋输送杆、传动链条、挤压模型等均为磨擦易损件,需要经常维护、修补、更新,在使用中很麻烦。
四、进一步完善设计理论
目前,我国对暴雨状态下路面积水在路面合成坡度等因素的综合作用下如何流动,以及由此对公路本身造成的危害如何产生,尚没有充足的理论依据。依靠经验数据,对于各种相关因素之间的经济性分析更是无据可查。过去,部分专家以纵坡0.5%作为是否设置拦水带的界定标准。后为提高可靠度,将界定标准改为纵坡0.3%,这里虽然坡度只差0.2个百分点,但在工程数量上的差别却很大。
五、边坡防护综合设计
边坡防护有植草防护、干(浆)砌片石防护和衬砌拱防护等多种形式,因原材料、人工费用不同而使得各种防护形式的价格也高低不一。各地应结合当地的实际情况,对设置沥青混凝土拦水缘石进行综合分析、设计。对于一般性低矮路堤,且浆砌片石防护单价不高的情况下,可不考虑路面纵坡大小,均采取满砌防护而不设拦水带;或者可以依据地形并结合排水设计,将边坡改为局部缓坡,不设拦水带,而采用路面漫流排水方式;另外,从美观及施工方便角度出发,对于两个挖方段之间设置沥青混凝土拦水缘石长度不足100m的段落,也可不设,而相应加大防护工程的投入。总之,通过拦水带和边坡防护等从多方面加以综合分析比较,在节约投资、保证质量、节省工期的前提下,尽量减少设置拦水带的数量。
六、加强施工组织管理
在施工组织计划中,应尽早安排沥青混凝土拦水缘石的生产,提前落实施工设备、人员与施工方案,并在购置设备的同时预先准备充分的备件,落实专人负责,在施工过程中勤保养勤维护,保证设备最有效地工作。并且,应加强施工组织管理,合理安排生产,歇人不停机,尽量延长设备的运转时间,尽量减少对其它设施及整个工程的制约作用。
高速公路排水设计对于高速公路路基的稳定性及路面的使用寿命有着显着的影响。高速公路排水设计应包含以下两个方面的内容:其一是要考虑如何减少地下水、农田排灌水对路基稳定性及强度的影响,一般称之为第一类排水;其二是要考虑如何将路表水迅速排出路基之外,最大限度地减少雨水对路基、路面质量的影响,减少因路表水排水不畅或路表水下渗对路基、路面结构和使用性能产生的损害,这称为第二类排水。
第一类排水设计通常采用适当提高路基最小填土高度或在路基底部设置隔水垫层等办法。施工期间一般都考虑在施工前开挖临时排水边沟,排除施工期地表水并降低地下水,同时在路基底部掺加低剂量石灰处理,设置40cm厚的稳定层等。采用这一系列措施可起到事半功倍的效果。
第二类排水设计一般包括:
(1)通过路面横坡、边沟、边沟急流槽等,将路表水迅速排出路基以外;
(2)设计中央分隔带纵向碎石盲沟、软式透水管及横向排水管,将施工期进入中央分隔带的雨水及运营期中央分隔带的下渗水迅速排出路基之外;
(3)设计泄水孔以迅速排除桥面水;
(4)设计中采用沥青封层、土路肩纵横向碎石盲沟或排水管,将渗入路面面层的水引出路基之外。
综上所述,笔者结合扬州西北绕城高速公路在设计以及施工中出现的问题谈一点自己的体会。
2 边沟排水设计
边沟设计在高速公路排水设计中占有很大的比重,设计人员都给予高度重视,但在设计过程中往往会忽视一些施工中的问题,如边沟的尺寸不考虑具体情况,死搬硬套有关规范、规定;又如施工单位大都未能按有关设计要求将原地表土、河塘清淤土等弃土运送至取土坑内用于复垦还田,而是弃放于路线两侧河塘中,造成部分河塘无法将路基水排入。另外由于沿线农田为分户承包,当地乡镇为了减少地方矛盾的产生,常常要求增加、改移和调整小型构造物设置位置。还有一点就是设计中没有充分考虑利用高速公路施工中超宽填土土方等。
2.1 边沟尺寸选定
边沟的排水能力主要取决于以下几个设计参数:边沟底流水坡度、边沟截面尺寸、形状、边沟的表面粗糙程度。
依据江苏省高速公路设计及公路排水设计规范要求,高速公路的边沟一般采用边坡为1∶1的梯形明沟,因此,可采用《公路设计手册路基》中梯形断面沟渠的水力计算公式计算梯形排水边沟的排水能力:
Q=WC
式中:Q—流量;
W—边沟断面面积;
C—流速(谢才)系数;
R—水力半径;
i—边沟沟底纵坡。
根据高速公路所处地理位置,采用扬州市历史最大小时降雨量,以流入边沟的水不溢出边沟为限,并假设扬州西北绕城高速公路的路基平均填土高度为3.5m,由此,汇水带宽约为23m,则可依据不同的边沟沟底坡度、不同的边沟底宽(或边沟截面积)的排水能力,计算出所能承受的路面排水最大长度。扬州西北绕城高速公路一般每公里设置三道涵洞,即300m左右有一道涵洞,也就是说路面排水长度一般在100m~200m之间。
通过分析、计算确定,扬州西北绕城高速公路边沟采用50cm的梯形边沟即可满足路基排水需要。
2.2 边沟设计的原则
(1)一般路段的路基边沟设计原则:以填筑式边沟为主,尽量减少路基边沟积水现象的发生。这主要是吸取已建成的高速公路中的教训:1部分路段在汛期内路基水不能及时排除。2地方群众干扰路基水排入灌溉涵洞内。
(2)路基边沟纵坡的要求:根据交通部部颁《公路路基排水设计规范》要求,采用>!
(3)对于边沟水进入涵洞及跨越通道等情况的处理:沿线设置的涵洞有排涵、灌涵和灌排两用涵。对于需排入排涵的边沟,其边沟底标高不低于涵洞中心的标高;需排入灌涵的边沟,其沟底标高不低于涵顶标高;而对于灌排两用的涵洞应按灌涵要求设置,特殊情况时可适当降低。为防止冲刷涵洞,原则上采用边沟急流槽连接边沟和涵洞洞口。一般情况下边沟尽量少穿越通道,当排水需通过通道排入涵洞时,应优先采用边沟盖板涵,特殊情况下可采用边沟倒虹吸穿越通道。
(4)对边沟标高及纵坡方向的问题:根据路线纵断面和沿线自然地形情况综合确定,通常以沿线自然地形为主确定排水方向。边沟底标高控制应以该段路肩边缘最低点标高以下大于1.7m为宜,原因是考虑到路线中央分隔带横向排水管不能因边沟积水而引起倒灌。对于个别特殊路段不能满足1.7m要求的,可放宽至1.4~1.5m,若另一侧边沟较低时应优先采用单侧布设横向排水管。
(5)对于挖方段边沟:考虑到中央分隔带横向排水管排水要求,边沟底标高不低于路肩标高1.2m,同时要求边沟纵坡不小于0.5%。施工期要求各施工单位必须首先在挖方段边坡顶开挖截水沟以防止路基外侧水进入路基,并且应做好挖方段本身临时排水沟的设置工作。
3 中央分隔带排水设计
高速公路中央分隔带排水设计主要为排除中央分隔带内积水,可分为施工期间和道路营运期下渗水的排除。
施工期间排水量取决于最大瞬时降雨量及中央分隔带的汇水面积。一般情况下,由于高速公路中央分隔带内设置有通讯、监控用管线的人手孔,因此,中央分隔带排水长度应为两个人手孔之间的间距,一般路段的最大间距为180m。
扬州市历年最大瞬时降雨量为28.8mm/10min,根据本次设计中央分隔带宽为2m,计算出中央分隔带施工期需要的最大排水能力为:
Q=Aγ=2×180×0.0028.8=1.0368m3/S
式中:A—中央分隔带汇水面积;
γ—最大瞬时降雨量
横向排水管的排水能力按长管自由出流的流量计算公式进行计算:
式中:K—流量模数,与管道断面形状、尺寸和粗糙度有关;
H—水头高度;
L—横向排水管长度
由以往高速公路设计经验可知,高速公路横向排水管长为15m左右,横向排水管坡度为2%,采用以上公式 计算出施工期最大瞬时降雨量时所需要的横向排水管管径为255mm。如果按有关排水设计规范要求50m设置一道横向排水管,即排水长度缩短为50m,则需要的横向排水管管径为75mm。
但在实际施工过程中存在许多问题,如中央分隔带是在基层施工后进行开挖施工的,开挖的边沟表面粗糙,沥青不易粘结牢固,不能形成均匀、无破损的防渗层。土工布因有接缝,不能形成整体而达到完全不透水的程度。因此,当盲沟积水时侧面仍将无法阻止水渗入路基。
由于施工质量不易控制,造成横向排水管标高误差或产生淤塞,从而使上游横向排水管排水不畅,大量的水流向最低处,而最低处的横向排水管由于设计时包裹无纺土工布或产生淤塞,使排水能力严重不足,从而导致下游中央分隔带积水严重,有的下雨后几天中央分隔带仍有积水,使路基长时间浸泡,影响了路基、路面的强度。
由于通讯、监控管线人手孔的设(下转第9页)(上接第13页)置阻断了中央分隔带排
水,造成中央分隔带积水或积水渗入人手孔。 为了解决这些问题,采用以下办法处理:对于设计底坡小于0.3%的,采用锯齿形纵向矩形碎石盲沟,并于盲沟底部设置软式透水管和每隔30~50m设置集水槽汇集中央分隔带雨水或渗水;根据以上计算,中央分隔带每隔30~50m设置一道横向排水管,将盲沟中的水排出路基以外;在中央分隔带内设置2cm厚水泥砂浆层、沥青防渗层及土工布防渗层,防止中央分隔带中水从侧面向路基渗透。
4 路面渗水的排水设计
关键词:沥青路面;病害;防治措施
中图分类号: U416 文献标识码: A
1.引言
沥青路面作为一种路用材料,得到世界各国的广泛使用,从乡村道路到城市道路,从三级公路到高速公路,均得到了广泛应用。随着城市建设交通量的不断增加,撑得慌idaolu面临严峻的考验,城市道路沥青路面出现各种各样的病害,如开裂、 剥落、松散、坑塘的问题。有的城市道路出现的病害甚至影响到了行车安全,不仅缩短了道路的使用寿命,也加大了车辆单的磨损。对此,本文就沥青道路出现的病害,提出防止措施和处理意见。
2.沥青道路常见病害分析
根据本人多年从事道路养护和施工的经验,沥青路面的病害主要有以下几个方面。
2.1水损害现象
由于路面排水不畅是局部出现积水,随着时间的推移,尤其是经历场长时间的降雨,路面的积水部分常会出现松散、剥落、坑塘等。这就是典型的水损坏现象。对于道路比较平坦的城市,道路交口沥青路面的破损多是由于排水不畅造成的。
2.2裂缝现象
裂缝现象是路面早期破损最常见的病害之一。当路面出现裂缝后,十分会不断的流入路面内部,是沥青面层松散、路基软化、基层板块断裂,导致路面的承载力降低,加速路面的沿裂缝破坏。路面裂缝的成因比较复杂,主要有基层反射性裂缝及由路面设计不当和施工质量不合格,或由于车辆超载,导致路面产生裂缝。近年的路基层基本都采用水泥稳定基层,这种路基成型快,早期强度高,但容易产生收缩裂缝引起沥青面层产生横向裂缝。
2.3结构设计不合理
根据沥青路面设计规范,沥青路面除应满足车辆的使用要求外,还要满足雨水不渗的要求,所以宜选用粒径较小、空隙小的级配混合料,尽量采用小粒径沥青混凝土,以提高的沥青路面的防水性。对于选用中粗粒的混凝土或开级配的沥青碎石沥青路面,必须在沥青面层下设下封层,防止雨水渗入。
2.4补强段厚度不足
为充分利用老路并节约投资,利用旧路的结构层的补强设计。按照公路补强的设计要求,要先对之前的路段状况进行评估,根据旧路的路况,确定利用旧路的方案及补强的厚度。如果设计单位没有进行认真细致的调查,只是大致给出一个补强厚度及路段桩号,结果就会导致许多路段补强后弯沉值大于设计值,造成新路强度不足。
2.5路面厚度
路面厚度的设计依据是设计年限内的累积当量轴次,设计单位为了计算方便,一般将设计公路的交通量划分为一定车型的标准交通量和另一定型的非标准车交通量,然后将非标准车的轴次换算成标准车轴载的当量轴次,最后用设计年限内的当量轴次计算路面红色基弯沉和结构厚度。在非标准车向标准车的轴载的转换的过程中,实际上不管是按照标准车的轴载还是非标准车的轴载,车辆的实际轴载远大于设计轴载,由此就得知设计路面实际承受的当量轴次远大于设计年限的累积当量轴次。即现阶段吸纳进路面早期破坏情况较多的症结就是道路在短期内疚达到了设计年限内的累积当量轴次。
2.6沥青混凝土的配合比
沥青混凝土的配合比设计按照规范要经过四个阶段,即目标配合比设计阶段、生产配合比设计阶段、生产配合比验证阶段和试拌试铺阶段。各阶段要达到的目的都有规范要求。在施工时,有的施工单位缩短为三个阶段,有的干脆直接进行施工,这就导致了沥青路面的质量不合格;另一方面,由于目前国家的现状所致,高速公路的工期较短,材料不合格、设备落后导致路面质量不合格,这都为之后病害的发生埋下了伏笔。
2.7路面施工导致的病害
(1)对材料的检验不合格。对沥青混合料的配合比控制不够,特别是矿粉和沥青用量不准,是4沥青路面早期出现推拥、油包、松散、坑槽等。
(2)沥青混凝土拌合温度的控制。规范要求对沥青拌合出场温度要求为120℃-165℃,而实际上有些施工单位和个别的商品沥青混凝土运输到工地的材料温度将近180℃,有时还不到110℃,。温度太高,沥青和矿料拌合时,沥青会被矿料的高温灼焦,沥青老化,是里面的强度不足,产生松散、坑槽等病害。温度太低,沥青混合料本和不均匀,会导致沥青路面产生局部松散和一些其他病害。
(3)沥青路面摊铺。摊铺时使用的大型摊铺设备如ABG425/525,若拌合能力不能满足摊铺能力,容易造成摊铺机时开时停,使路面的食量下降。特别是在碾压时会受到限制,不容易控制在规范要求的范围内。另一方面,在过去的七八十年代,摊铺设备、拌合设备完全靠经验进行施工生产,这就是沥青混合料的额配合比计量、拌合的均匀性、摊铺的压实度、平整度都受到很大影响。
(4)碾压温度。造成碾压温度过高的原因有两个:一个是沥青混合料出场温度超出规范规定的上限;二是沥青混合料出场温度低于规范规定的下限值。温度太高,混合料不易压实,会出现推移,发生微裂。
2.8道路基层施工。基层是承担面层传递的车辆荷载的主要承重层。基层的强度及稳定直接关系到面层的强度和稳定性。基层施工的主要问题是:
(1)基层、底基层和路面没有清楚干净。在铺设上一结构层前,如果路面的结构层及路基表面的浮土、浮灰等清理不干净,在雨水的作用下,浮层细料会变软,在行车的挤压下形成高压水流冲刷成浆,影响路面质量。
(2)基层松铺系数控制。基层松铺系数(即基层标高)控制不严会导致二次补加层,二次补加层不能与基层紧密连接,且自身强度较小,容易松散,,进而引起沥青层网裂、松散、坑槽等破坏。因此,施工时建议补加层宜用含油的沥青层代替。
3.防治措施
(1)优化城市道路的排水设计,防治路面出现积水。对经常出现积水的地方增设排水口,特别要注意交叉口的排水设计。
(2)加强半刚性基层的养护,严格控制水泥含量。
(3)合理设计路面结构。城市路面层厚度控制在12-15cm,对于半刚性基层沥青路面,无需用较厚的面层。要提高路面的使用性能就要提高沥青的质量。
(4)施工质量控制。优秀的设计、合理的施工是保证施工质量的前提。施工质量控制不严,毕然导致早期破坏。所以要建立健全有效的食量管理体系,对施工过程中的每道工序进行严格的把关,保证质量标准。
(5)材料级配。确保材料级配达到设计要求,不要偏离级配中线太远。
(6)沥青的选用。要挑选符合规范要求的沥青,特别是沥青的针入度、延度等要严格把关,透层油、粘层油沥青应采用与沥青混合料同一种沥青。
(7)加强沥青混合料配合比的设计。
4.结语
综上所述,引起沥青路面产生病害的原因数多方面的,因根据成因从设计、施工到管理部门、层层把关、层层控制,有针对性的采取一系列的措施保证施工质量。从根本上减少沥青路面发生病害的现象。
参看文献
[1] 《城市道路设计规范》 ( CTT37-90 ).北京: 中国建筑工业出版社. 1991.
[2] 《公路沥青路面设计规范》 JTJ014-97. 北京: 人民交通出版社. 1997.
[3] 《沥青路面施工及验收规范》 JTJ014-97. 北京: 人民交通出版社.1997.
关键词:路基设计
中图分类号:U416 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)08(b)-0056-01
东山坡至毛家沟段高速公路位于宁夏回族自治区境内,是国家高速公路网规划中18条横线的第6条—— 青岛至兰州高速公路在宁夏境内的重要路段,路线全长约51km,按双向四车道高速公路标准建设。
项目区为中低山岭地形,区内峰峦叠嶂、沟谷纵横、山大沟深,地质条件复杂,路基设计难度大,也是项目设计的重点。路基设计应严格遵照现行技术标准规范及建设部颁发《工程建设标准强制性条文》(公路工程部分)的强制性条文。本文东毛高速公路为例,对路基设计的一些思路和方法进行一些理论实践分析,可供参考。
1 一般路基设计
路基设计前,对项目沿线做好全面调查研究,充分收集沿线地质、水文、地形、地貌、气象、地震等设计资料,设计时根据沿线自然条件和工程地质条件,本着因地制宜、就地取材的原则,选择合理的路基横断面形式以及路基边坡坡率,采取经济有效的路基防护、排水措施,合理路基填料,确保路基的整体强度和稳定性,并使路容美观,与周围景观相协调。
(1)路基横断面布设:全线采用全封闭、全立交的四车道高速公路标准设计。路基宽度24.5m,中间带宽3.0m,行车道宽4×3.75m,硬路肩2×2.5m,土路肩2×0.75m;行车道、路缘带及硬路肩横坡为2%,土路肩横坡为3%。全线不设超高的最小半径按2500m控制,本项目最小半径为800m,最大超高值为4%,无圆曲线加宽。
(2)边坡坡率设计:根据沿线地质情况、路基填料性质及地区地震烈度情况,填方路基边坡都采用正常边坡,填方边坡高度小于6m时坡率采用1∶1.5;填方路基边坡大于6m时6m处分级,6m以上部分采用1∶1.5,以下采用1∶1.75,护坡道宽度为1m;对局部冲沟处理段较高填方(边坡高大于12m)边坡进行单独设计。
根据挖方地质及水文条件情况,挖方边坡采用每8m分级,第一级为1∶1,第二、三级均为1∶1.25,第四级为1∶1.5,当最上一级边坡高度小于10m时不再分级。挖方段设置(60×60)cm矩形边沟,边沟外设置1m宽碎落台,挖方边坡分级处边坡平台宽度3m,平台上设(40×40)cm的矩形排水沟。
(3)高填深挖等路基等设计:根据路基设计规范规定:边坡高度超过20m的路堤为高边坡路堤;一般土质挖方边坡高度超过20m,岩质挖方边坡高度超过30m的为深挖方。对地面横坡(或纵坡)陡于1∶5而缓于1∶2.5的填方(半填半挖)路段,应按规范要求挖台阶后填筑路基,台阶宽度不小于2m,并设向内倾3%的横坡;当地面横坡陡于1∶2.5时,按陡坡路堤设计;为了减少路基在构造物两侧产生不均匀沉降,减轻跳车现象,提高公路车辆行驶的舒适性,对新建桥梁和涵洞台背两侧路基填筑进行特殊处理。
2 特殊路基设计原则及方案必选论证
本项目特殊路基为黄土地区路基,主要分布在渝河北岸丘陵及台地上。
湿陷性黄土是指在山体自重压力或附加压力作用下受水侵湿而产生沉陷的黄土,本项目黄土以“戴帽黄土”的形式分布于山体上部,具垂直节理,不具层理,属原生黄土。
湿陷性黄土处理包括地基处理和防水措施,根据公路地基的特性和特点,地基处理应以防水措施为主,地基处理为辅,因为水是黄土地区路基产生病害的主要原因,设置完善的防、排水系统,最大限度地降低地基受水浸湿的可能性是保证黄土路基稳定的首要措施。湿陷性黄土的处理应根据公路等级、黄土湿陷等级、处理深度要求、施工条件及材料来源,并经技术经济比较后确定。
本项目根据不同的湿陷等级、施工可行性,确定黄土路基处理方案为冲击碾压、重锤强夯法、灰土挤密桩等。
3 路基防护工程方案比选论证
路基防护设计以安全、经济、环保、美观为原则,以项目影响区内气象、水文、地形、地貌等自然条件为基础,从技术、经济、环保、景观多方面综合考虑,提出合理可行的防护型式,在满足防护功能的前提下,重点突出景观设计。本项目的路基防护型式的选择在充分遵循路基防护设计原则的条件下,借鉴宁夏区内高等级公路的路基防护型式,特别是在本项目附近地形地质条件部分相似相似、已建成通车的福银高速固原至什字段高速公路的基础上,再结合本项目的特殊情况综合确定的。
4 取土、弃土方案项目
本项目路线经过剥蚀构造丘陵地貌、渝河阶地及黄土丘陵地貌,绝大部分路基占用了水浇地、旱地及退耕还林地。本项目挖方除部分风化(泥)砂岩外其余都为粉土,可做路床外路基填料;本着最大限度地减少对沿线自然环境的破坏及节省投资的前提下,尽量选用优良的路基填料,遵守美化环境和综合利用的原则,路基填料从取土场集中取用。
5 排水设计原则及方案比选论证
公路路基排水设计应防、排、疏结合,并与路面排水、路基防护、地基处理等措施相互协调、形成完善的排水系统,同时遵循少占农田、环境保护及与当地排灌系统协调原则。路基排水结合路线、桥涵设计,在充分调查沿线水文的基础上综合考虑,本项目路基排水工程类型主要包括边沟、排水沟、截水沟等。
6 结语
路基设计应强调系统化理念,注重水土保持、环境保护、景观协调的设计原则,提高路基综合设计水平,对保证路基质量对工程项目的整体质量至关重要。本项目部分的路基设计思路和理念值得类似项目参考和借鉴。
关键词:公路隧道;隧道设计;隧道施工;隧道建设;地质环境 文献标识码:A
中图分类号:U456 文章编号:1009-2374(2016)07-0078-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.07.040
近十年来我国的公路隧道建设得到了迅猛的发展,每年以60万延米的速度不断增长,因此对隧道的设计也提出了更高的要求。纵观国内外隧道设计的研究成果是十分丰富的,因此国内公路隧道设计的理论体系也非常多。目前,我国公路隧道设计已经与国际水平接轨,并且在施工技术方面的成就也有了很大的进步。我国国土面积之大,不同地区的地质环境会有所不同,所以在隧道建设中采用的施工技术也各不相同。本文以福建A公路为例,对其隧道设计与施工技术进行深入分析,旨在促进我国公路隧道设计与施工技术的共同发展,并打造高质量的隧道工程。
1 工程概况
A公路隧道处于地势西北高东南低的福建省境内,因福建省复杂的地质构造特征,该工程隧道地质特征也比较复杂。该公路隧道进口段主要被花岗岩覆盖,分布不均,其他为砂土填充,砂层厚度超过2m,属于V级围岩。隧道出口邻近U字形沟槽,沟槽内常年积水。对该工程造成影响的地质因素主要是隧道进口多块石堆积层,经雨水冲刷容易在洞门外淤积。
2 A公路隧道设计
2.1 设计原则
(1)遵循《公路工程设计标准》(JTG D70-2013)和《公路隧道设计规范》(JTG D70-2013)中的相关规定;(2)洞口要设置洞门,洞门结构可以是柱式、端墙式、台阶式等,洞门结构应根据洞口的具体地质情况和施工特点进行设计;(3)当隧道中线和隧道洞口地形的等高线斜交时,洞门结构宜采用斜交式,线路中线和端墙的交角应大于45度;(4)隧道内部轮廓的设计除了要符合隧道建设规定,同时要保证洞内设备齐全,比如洞内的排水设施、通风、检修道、照明以及运营管理等设施;(5)公路隧道施工图的设计遵照《公路隧道设计规范》(JTG D70-2013)中推荐的隧道内轮廓建设;(6)位于风景区、城镇、车站附近的隧道洞门设计要符合建筑美观要求,与城市建设和环境保护相协调;(7)注重隧道“监控量测”以及“地质超前预报”。
2.2 洞门设计
为了保证周围环境不受到过大的破坏,本隧道洞口应结合福建的地貌地形进行整体设计,并且在洞口周围种植与地形特征相符的绿色植物。
2.3 隧道衬砌设计
本路段隧道衬砌结构主要根据围岩的地质条件及施工条件分为浅埋和深埋段复合式衬砌、明洞衬砌。除Ⅴ级围岩土质的隧道可以使用矿山法原理进行设计以外,其他衬砌均使用新奥法原理进行设计施工;通过工程类比等计算方法确定衬砌设计支护参数;在围岩比较差的地段,其衬砌应向围岩较好的地段延长10m左右,并且在主洞与车行横通道交叉地段设置加强段衬砌,衬砌材料均使用钢筋凝土;明洞衬砌的拱墙、仰拱钢筋混凝土强度为C25。
2.4 通风与照明设计
一方面,根据相关设计规范并结合当地的自然环境,本隧道通风设计为射流风机诱导式通风;另一方面,本隧道考虑到其长度应设置电缆槽。隧道内供电采用380/220V的三相四线系统以及380V动力设备。
2.5 防排水设计
(1)洞内防排水。为了能够有效将衬砌背后的积水排出,本隧道内沿着岩面环向设置透水管,透水管和墙底部纵向排水管(Φ10Omm)相连,并且每30m布设一处横向引水管,把纵向排水管里的水引入到侧沟内,再由侧沟从引水道排向隧道外;(2)洞外防排水。在隧道进口端洞外的侧沟布设5%的反坡排水,并且在距洞口外1~2m处地面设一处深3m、宽4m的横向盲沟来拦截路面水;(3)明洞防排水。明洞采用黏土隔水层及外贴式防水层;(4)隧道防排水。隧道防排水采用“防、截、排、堵”相结合的防渗方案。在施工前根据掌握的资料结合地形对地下出水情况进行分析和水量计算,制定最佳的排水措施。除此之外要对该公路隧道内部的出水位置、水量大小、变化规律以及水质成分等做好相关的勘测与记录,达到边墙和拱部不渗水、道床不冒水不积水的效果。
3 A公路隧道施工技术与方法
3.1 施工测量
(1)测量队组织隧道控制测量,绘出隧道以及隧道内各设备位置示意图和线路桩点。沿隧道方向每100m处设临时水准基点,每150m处设导线控制点,同时核对线路的中线是否准确;(2)施工现场的所有测量仪器标准统一并派专人保管维护。如果在测量中仪器参数不符合规范要及时校准或更换,保证测量数据无误;(3)记录各项测量数据并汇报给监理部门;(4)得到批复后开始进行洞口边的仰坡施工的放样测量。
3.2 隧道开挖
(1)开挖方法与进尺控制。隧道进出口的开挖方法均采用正台阶法。上部台阶长为5m,先对上半段面施工并做好支护工作,使用风钻进行钻孔,下部开挖使用钻孔台架风钻进行钻眼,两者每循环进尺不超过1m。遇到Ⅲ级围岩开挖则采用全断面法,钻眼使用液压凿岩台车,循环进尺控制在3m以内;(2)爆破作业。该段工程使用非电导爆系统。每个钻孔区域由专人负责,装药也由专门的爆破技术人员负责。在这一过程中,技术人员必须对爆破技术非常熟练,能够正确使用炸药的用量以及雷管的段数。在钻孔之前要确定开挖断面的中线以及水平轮廓,钻孔要以“准、平、直、齐”为标准并满足相关精度要求(各孔误差均已不超过3cm为准)。完成钻孔以后对符合标准的孔填装炸药,不符合标准的应重新钻孔方可开始装药爆破。在填装炸药前要将炮孔清理干净,以免爆破受到其他物质的影响。隧道进出口根据设计做好相关加固工作后,Ⅴ级围岩使用微台阶法开挖,锚、喷、网及型钢支护。待开挖完毕初喷混凝土4cm厚度,然后布设锚杆及挂网,最后架立钢架并喷射15cm厚的混凝土,尤其是钢架处要加厚喷层,确保钢架稳定和整体受力。
3.3 支护作业
支护作业是隧道施工中的重要环节,其中分两次喷射混凝土,每完成一次爆破要及时清理围岩并采用湿喷机开展初喷作业,在最短的时间内将开挖面封闭以防止围岩变形。下一步是出碴作业,出碴完成后是钻爆车进场,要先对锚杆进行钻孔,锚杆钻孔的深度误差控制在20cm内。然后针对出喷不合格的地方进行混凝土补喷,新喷混凝土要根据要求进行洒水维护。需要注意的是在Ⅴ级围岩地段安装锚杆时也要安装钢型钢架,以此确保隧道施工的安全与质量。支护作业应遵照工程施工标准实施,相关人员负责全程监控与指导。
3.4 隧道衬砌
该隧道的衬砌形式是整体式衬砌,所以使用衬砌台车对拱墙一次衬砌。衬砌模型使用样式简单接缝严密的金属大模板。根据设计制作定挡头板。灌注则使用混凝土输送泵。施工当中,拱墙两侧同时进行灌注,两侧高度误差控制在1m内。隧道Ⅴ级围岩需要考虑防震因素,所以全断面衬砌要使用钢筋混凝土,其他位置可以使用素混凝土。钢筋的安装与使用要按照设计和标准严格实施,另外还需要注意以下三点:(1)低温混凝土配合比和用量都要符合设计与施工标准;(2)隧道基底的虚碴、积水和杂质必须及时清理干净,尤其是混凝土不得导入积水基坑;(3)达到一定时间后拆除模板,对衬砌进行养护,养护时间为两周。
3.5 隧道防排水
第一,洞内施工排水。因为采用的是仰拱,所以要在洞内集水坑然后将水汇入到这些坑内,最后采用泥浆泵将水排到洞外。
第二,隧道防排水。使用多种防排方案,实现“防、排、堵、截”相结合。其中防水板的施工技术如下:(1)安装防水板之前要安装好软式透水管盲沟。检查防水板的质量,禁止将有色变、刀痕、小孔等问题的防水板带入施工场地。在防水板边缘10cm处做搭接线记号,边墙、拱部分段铺设防水板,在拱部画出中心线,卷起备用。然后接通电源,切割钢丝网露头做好各项材料的准备工作。(2)固定防水板。铺设防水板时,拱部防水板的中线要与隧道中线重合,在防水板边缘5cm处开始锚定,间距0.5m,板边固定点距边缘5cm,间距为1m,以此向下展开。(3)以搭接宽度10cm为标准黏接防水板接缝。黏缝若不符合质量要求要及时修补。
3.6 隧道监控量测要点
在施工中,除了高效发挥以上施工技术,监控量测作为隧道施工中的重要组成部分,其作用是非常巨大的。因此根据隧道设计,进行监控量测要注意以下九点:(1)监控量测贯穿整个隧道施工过程。主要是通过收集测量数据以及分析结果掌握各项施工技术的可行性,从而起到预防施工风险以及保证施工质量的作用;(2)在施工前,对承包商进行控制点复测与审核,尤其是周边收敛、位移量测、拱顶下沉量测、锚杆内力抗拔、掌子面地质素描等;(3)明洞工程开挖前,要测量放线及仰坡顶截水沟和洞口段的排水系统检验合格后才能实施。开挖之后尺寸与边仰坡坡率要实现设计要求;(4)洞身开挖中必须严格对爆破设计进行监控,尤其是岩石最小抵抗线及周边眼间距的测量以及起爆位置的确定要进行严格控制;(5)隧道开挖遇到煤层时,应严格测量瓦斯浓度,并防止煤层瓦斯逸入坑道;(6)严格控制超欠挖,采用激光断面仪测量净空断面,每隔5~10m检测一个断面,当发现超欠挖时立即调整钻爆参数;(7)隧道初期支护的监控量测必须根据设计标准做好锚杆支护、钢筋网支护、喷射混凝土支护等技术的监控量测,其中喷射砼施工中对喷射距离、角度要进行严格测量和控制;(8)隧道二次衬砌要以砼强度、厚度、钢拱架间距、空洞情况的检测作为监控量测的重点;(9)隧道防排水监控量测中,洞内顺坡排水的坡度与线路坡度要一致,此外要加强防水板的监控量测。
4 结语
随着社会经济的进步,公路隧道在设计及施工和运营管理方面都日益成熟,但是与此同时,新技术、新材料以及新工艺的研究与应用也层出不穷,使得设计与施工在一定程度上难以同步发展,所以为了有效解决这一问题,在今后的公路建设中需要不断地完善与改进。本文针对福建某公路隧道建设进行了分析,希望能够为公路隧道的建设起到积极的促进作用。
参考文献
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[2] 罗鹏.石羊岭隧道设计施工技术研究[D].长安大学,2014.
山区公路与平原地区公路设计、施工的差异
山区公路建设不同于平原地区的公路建设,平原地区的公路建设需要考虑的因素相对较少,在设计的过程中主要从线路的选择和地势的走向为基础,以为人们提供便捷的服务为目的,尽可能减少对自然对人们生活环境的破坏即可。施工技术要求相对较低,养护也相对容易。而山区公路的施工相对复杂,在设计过程中要考虑的因素较多。首先,线路的选择是山区公路建设的一大难题,由于山区的地势较为复杂,在线路的选择上要尽量仔细,同时保证线路不能过长。其次,山区公路施工的设计思路不同于平原公路施工,建设成本也相对较高,在施工过程中,不仅要考虑如何做好公路建设的问题,同时也要重视工程的成本造价,这也是二者之间的重要区别。
平原地区公路设计要以交通便利为原则,从便于施工和养护为前提,施工过程中尽量避免道路的弯曲,并且弯曲的程度不宜过大,施工过程要尽量简单化。而山区公路的设计首先要考虑山区地势的复杂化,在施工过程中尽量从复杂的地势中找出合适的施工线路,从而更好的进行施工,也要保证施工路线的稳定性和更好的节约施工成本。
当前,道路施工技术也在不断的进步,道路的承载量也有了质的飞跃,道路的稳定性相对以往要高出很多。在道路施工建设上,山区公路的设计和平原公路的设计有所不同的是山区公路设计需要考虑山路上的地势、水平位置等进行综合评估,路基的施工也要按照山区公路的设计标准来执行。而平原公路设计需要考虑的是路基下水位与路基之间的距离,保证路基在水位以上并且需要保持相应的距离。处理好路基的施工,在养护的过程中就能够减少很多麻烦,从而使公路建设更加稳定。
山区公路高填路堤的设计施工
山区公路高填路堤,应按高填路堤长度、高度、宽度不同分别作稳定、强度特殊设计,高填路堤边坡要作单独设计,通过稳定性计算和充分论证,符合设计规范要求和规定的按规范设计和施工。对于高路堤的边坡形状,路基填料为细粒土和不易风化石块等材料填筑的路堤,宜采用折线型边坡;填料为砂砾土、风化岩、卵石等材料填筑的;路堤,边坡宜采用在边坡适当位置设1~2米宽平台,平台上、下部位,可作直线型边坡;采用开挖路堑石块填筑路堤,填筑时必须分层填筑,较大石块,一要破碎,二要大面朝下摆平放稳,石块之间要用细料填满铺平,并采用重型振动压路机强行碾压,尽量把能压碎的风化岩压碎,使强度达到分层设计强度。对不易风化的石块填筑路基,不仅分层填筑、分层碾压,每层厚度不能超过0.6米。其边坡和形状按设计规范中规定进行设计,进行施工。
山区公路隧道的设计施工
山区公路隧道是山区公路独特的风景,在公路设计过程中,要进行综合的考量,从实际的情况入手,把山区的地势做一个全面的评估,并且加以分析解决,从而减少在施工过程中出现的问题。通常来说,山区公路隧道施工是要有一定的目的性,在设计时,要以保证公路的质量为先,经济效益其次。隧道的打通不仅要进行合理的统筹安排,也要对隧道的整体高度和宽度进行规划,太高太宽的隧道虽然便于使用,但是安全性相对较差,而太低太窄的隧道不利于对公路的使用,也不能更好的加以利用。因此,设计山区公路隧道的过程中,要用科学的、严谨的态度进行全面的考量,从而确保山区公路隧道建设的安全性。
山区公路冻胀和翻浆的处理
由于山区公路不同于平原公路,公路的冻胀和翻浆也受山区条件的影响。山区公路路基土质颗粒之间的孔隙相对较大,从而使路基内形成水囊。所以,在山区公路施工的过程中,就要确保对积水的排除,保证积水排除后,再把路基进行压实,从而减少路基中的孔隙保证不出现积水的情况。这样能够更好的提高山区公路的稳定性,也让山区公路未来的使用和养护提供了便利的条件。为此,山区公路在施工中,要处理好地下水系,加强对路堑和半填半挖路段的压实管理工作,就能避免或减少山区公路的冻胀和春季翻浆现象的发生。
山区公路排水设施的施工
公路排水设施,是将公路路基、路面的积水迅速排除的附属设施,用来防止路基范围外的地面水流入路基内。而目前,山区公路排水设施大体分为边沟、排水沟、截水沟、急流槽等。
边沟:一般设在公路挖方地段和路基填方高度小于边沟深度的填方路段均设置边沟。边沟的作用,主要是排除路基范围内或汇集流向路基的水。边沟的断面形式,按土质类型科建成梯形、三角形。村屯内或受地形地貌限制的路段,多采用人工石砌矩形边沟。
排水沟:排水沟的作用,主要是把边沟、截水沟或路基附近的积水引入就地就近的桥涵或山谷中排除积水。其沟的断面多采用梯形或石砌矩形。
截水沟:一般设在路堑坡顶、半填半挖靠山侧破顶和山坡路堤的上方,用于截拦坡顶上方流向路基的地面水。其截水沟的横断面多采用梯形。
急流槽:为避免山区高路堤路段的边坡在雨季中路面汇集的雨水冲毁路基边坡,在路边坡上设置的引出路面积水的设施。急流槽之间的距离按路面汇水情况而定。急流槽的横断面多采用矩形为宜。
山区公路防护设施的施工
山区公路在施工完成后,要对公路进行一定的防护,以减少公路在使用后造成的破坏。首先要对路两旁的砂石进行清理,砂石容易对公路造成一定程度的破坏,从而减少公路的使用寿命。其次,在公路的路堑设置水泥砂浆石砌边坡,以加强路面的抗压性,使路面的稳定性更加坚固。
山区公路的养护管理